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近年来国家对建筑节能日益重视,对建筑围护结构的热工性能要求越来越高,研发建筑节能材料、发展绿色建筑具有重要的现实意义。装配式混凝土结构保温与承重一体化体系符合绿色节能的建筑要求,是实现建筑节能减排、发展绿色建筑的有效途径之一。本文在课题组前期研究成果的基础上,以试验研究与理论分析相结合的方法,重点对纤维增强EPS(聚苯乙烯)保温材料各因素与性能的影响关系、纤维增强EPS轻骨料混凝土的力学性能及损伤本构模型、不同参数装配式复合墙体的抗震性能及热工性能指标等展开了系统的研究和讨论。主要研究内容与成果如下:
1、从优化纤维增强EPS保温砂浆配合比的角度出发,通过正交试验,重点研究分析EPS颗粒掺量、胶粉掺量、硅灰掺量、羟丙基甲基纤维素醚、防水剂、减水剂、纤维掺量(聚丙烯纤维和木纤维按1:1掺和)各个因素及交互作用对EPS保温砂浆物理、热工和力学性能的影响规律及各影响因素的主次顺序,得出适用于EPS砂浆夹芯保温复合墙体保温材料的配合比。
2、在正交试验结果的基础上,采用单因素方法研究砂率对纤维增强EPS轻骨料混凝土的力学性能和热工性能的影响规律,得出适用于装配式复合墙体内填砌块的EPS轻骨料混凝土最优配合比,给出立方体抗压强度与轴心抗压强度之间的转换关系和应力—应变曲线。研究结果表明:1)随着砂率的增加,纤维增强EPS轻骨料混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度均有不同程度的增加,导热性能有所降低。2)纤维增强EPS轻骨料混凝土在压缩过程中呈现明显的弹塑性,具有较好的变形储能能力,应力—应变全曲线表现为弹性阶段、强化阶段、软化阶段及坍塌平台四个阶段。3)基于纤维增强EPS轻骨料混凝土的应力—应变全曲线的特征,以连续损伤力学理论和塑性理论为基础,同时考虑塑性与损伤的藕合关系,给出单轴受压下纤维增强EPS轻骨料混凝土的弹塑性损伤本构模型,通过与试验结果对比验证了其有效性。
3、对3榀不同参数(内填加气混凝土砌块、内填EPS轻骨料混凝土砌块、EPS砂浆夹芯保温)的装配式复合墙体进行抗震性能试验研究,以研究不同参数复合墙体的受力特点、破坏机制及抗震性能指标;根据相关节能规范,给出装配式复合墙板传热系数和热惰性指标的计算公式,分析不同参数的保温承重一体化装配式复合墙体热工性能指标。试验结果表明:1)在水平荷载作用下,装配式复合墙体中的砌块、肋格和外框柱可以协同工作,共同受力,在墙体的弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段顺序依次承担主要受力作用,具有多道抗震防线。2)相比于标准墙体,内填EPS轻骨料混凝土砌块的复合墙体整体承载力略微下降,但表现出更好的延性和耗能能力,具有持续稳定的承载能力;EPS砂浆夹芯保温复合墙体试件对复合墙体的承载能力和其他抗震性能指标有明显提升,但延性有所降低。3榀装配式复合墙体都具有较好的弹塑性变形能力和抗倒塌能力。3)装配式复合墙板结构中肋梁肋柱部位的传热能力较强,热流较密集,单纯靠内填保温材料砌块的复合墙板无法满足建筑节能的要求,需增加保温措施;EPS砂浆夹芯保温复合墙体能较好的满足于夏热冬冷地区的建筑节能标准的要求,并能够适用于西安地区的建筑节能设计中。
1、从优化纤维增强EPS保温砂浆配合比的角度出发,通过正交试验,重点研究分析EPS颗粒掺量、胶粉掺量、硅灰掺量、羟丙基甲基纤维素醚、防水剂、减水剂、纤维掺量(聚丙烯纤维和木纤维按1:1掺和)各个因素及交互作用对EPS保温砂浆物理、热工和力学性能的影响规律及各影响因素的主次顺序,得出适用于EPS砂浆夹芯保温复合墙体保温材料的配合比。
2、在正交试验结果的基础上,采用单因素方法研究砂率对纤维增强EPS轻骨料混凝土的力学性能和热工性能的影响规律,得出适用于装配式复合墙体内填砌块的EPS轻骨料混凝土最优配合比,给出立方体抗压强度与轴心抗压强度之间的转换关系和应力—应变曲线。研究结果表明:1)随着砂率的增加,纤维增强EPS轻骨料混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度均有不同程度的增加,导热性能有所降低。2)纤维增强EPS轻骨料混凝土在压缩过程中呈现明显的弹塑性,具有较好的变形储能能力,应力—应变全曲线表现为弹性阶段、强化阶段、软化阶段及坍塌平台四个阶段。3)基于纤维增强EPS轻骨料混凝土的应力—应变全曲线的特征,以连续损伤力学理论和塑性理论为基础,同时考虑塑性与损伤的藕合关系,给出单轴受压下纤维增强EPS轻骨料混凝土的弹塑性损伤本构模型,通过与试验结果对比验证了其有效性。
3、对3榀不同参数(内填加气混凝土砌块、内填EPS轻骨料混凝土砌块、EPS砂浆夹芯保温)的装配式复合墙体进行抗震性能试验研究,以研究不同参数复合墙体的受力特点、破坏机制及抗震性能指标;根据相关节能规范,给出装配式复合墙板传热系数和热惰性指标的计算公式,分析不同参数的保温承重一体化装配式复合墙体热工性能指标。试验结果表明:1)在水平荷载作用下,装配式复合墙体中的砌块、肋格和外框柱可以协同工作,共同受力,在墙体的弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段顺序依次承担主要受力作用,具有多道抗震防线。2)相比于标准墙体,内填EPS轻骨料混凝土砌块的复合墙体整体承载力略微下降,但表现出更好的延性和耗能能力,具有持续稳定的承载能力;EPS砂浆夹芯保温复合墙体试件对复合墙体的承载能力和其他抗震性能指标有明显提升,但延性有所降低。3榀装配式复合墙体都具有较好的弹塑性变形能力和抗倒塌能力。3)装配式复合墙板结构中肋梁肋柱部位的传热能力较强,热流较密集,单纯靠内填保温材料砌块的复合墙板无法满足建筑节能的要求,需增加保温措施;EPS砂浆夹芯保温复合墙体能较好的满足于夏热冬冷地区的建筑节能标准的要求,并能够适用于西安地区的建筑节能设计中。